miércoles, 4 de mayo de 2016

Transporte Cuántico II: Espines y osciladores no son tan parecidos

Seguimos con la serie de artículos sobre mi investigación en transporte cuántico. En la entrada anterior vimos que habíamos analizados dos tipos de sistemas obteniendo un resultado muy similar. Estos dos sistemas eran espines (antes llamados qubits) y osciladores. Cambiamos la notación para adaptarnos a los trabajos que vamos a ver ahora, pero los sistemas siguen siendo iguales. 

Como ya dijimos en el post anterior, estos dos sistemas se comportan igual en una dimensión. El sistema es balístico (viola la Ley de Fourier) si el transporte es puramente cuántico. Por otro lado, cuando el transporte tiene decoherencia se vuelve difusivo (cumple la Ley de Fourier). Un paso lógico después de esta investigación sería averiguar qué ocurre en dimensiones mayores. La pregunta puede parecer trivial, ¿qué relevancia va a tener la dimensión?, pero ya veremos que es muy compleja. En este post repasaré la información que tenía cuando me puse a estudiar este problema.

La primera aproximación al problema la obtuve ya de uno de los artículos mencionados en el post anterior. Aunque el caso de los spines (que tienen dos niveles de energía) parece más sencillo que el de los bosones (con infinitos niveles) en realidad no es así. En física muchas veces los sistemas infinitos son más fáciles de tratar que los sistemas finitos, y este es uno de esos casos. Por ese motivo, el caso de los osciladores lo pudimos resolver para sistemas más generales, de cualquier dimensión. (ver  Heat transport through lattices of quantum harmonic oscillators in arbitrary dimensions Phys. Rev. E. 87, 012109 (2013)). 


jueves, 28 de abril de 2016

Transporte cuántico I. Sistemas de una dimensión (1D)

Recientemente, he decidido comenzar a escribir más sobre mi propia investigación. Ya que dedico tiempo a este hobby de divulgar entiendo que puedo hacerlo más productivo si además os explico a todos en que estoy empleando el dinero de vuestros impuestos. Así que me comprometo a escribir un nuevo post por cada artículo que publique en una revista (no los borradores que subo a arxiv que no son definitivos). Los posts intentarán ser divulgativos, pero en algún caso pueden ser algo densos porque mi intención es que ante todo sean fieles a la investigación. 

Comienzo hoy ya que he visto que acaba de salir un artículo mío publicado: Quantum transport in d-dimensional lattices. Ha sido publicado en la revista New Journal of Physics, que es una revista de Física Multidisciplinar situada en el primer cuartil (Q1) de su campo. Además es de libre acceso, por lo que podéis acceder al artículo sin suscripción. 



MAGUFOS DRINKING GAME

Debido al éxito del bingo para discutir con magufos y las muchas contribuciones para ampliarlo que he recibido he decidio hacer una versión más completa y transformalo en un juego de beber. Las reglas son obvias, lo imprimís, os metéis en menéame (o Twitter, o en vuestro propio blog, o la página de Podemos Terapias Naturales, en Acta Médica o lo que os chufle)  y discutís con los magufos que encontréis. Por cada respuesta que os den que esté en la tabla os bebéis un chupitazo. Seguro que acabáis borrachos antes de poder decir "¡¡Eso no lo dice la Física Cuantica!!". 




¡A disfrutar!

martes, 26 de abril de 2016

Bingo de la discusión con magufos

Para hacer vuestra vida más divertida he creado un nuevo juego. Aquí tenéis cinco tarjetas de bingo para repartirlas cuando discutáis en algún foro con los "defensores de lo oscuro". Como se repiten más que el ajo podéis jugar a ver quien hace primero línea y bingo. 

¡¡Disfrutadlas!!






jueves, 17 de marzo de 2016

El principio de incertidumbre NO ocurre por interferencia del observador

Hoy he visto el n-ésimo artículo invocando el principio de incertidumbre de manera totalmente incorrecta. Se trata de un artículo del periodista Javier Gallego, director de Carne Cruda, titulado precisamente "Principio de incertidumbre".

El párrafo donde hace referencia a este principio afirma: "Dice el Principio de Incertidumbre que la propia observación de un fenómeno, lo modifica. Tanto el que encarga un estudio científico como el que defiende una idea basándose en un experimento, puede condicionar, modificar o, en el peor de los casos, tergiversar las pruebas a su favor. No es científico decir que la ciencia es incuestionable. El método científico es justo lo contrario. Consiste en poner a prueba una y otra vez cualquier teoría para encontrar sus fallos y afinarla. La ciencia avanza poniendo en duda a la ciencia desde la ciencia."

El párrafo en sí es el típico argumento relativista. Como la verdad no es absoluta todo vale, y una afirmación y su contraria tienen la misma validez. Hoy no vamos a discutir sobre esto (hay más entradas sobre el tema). Hoy vamos a hablas sólo del principio de incertidumbre, de como no ocurre como el señor Gallego menciona, aunque este sea un error muy común. De hecho, el mismo error se puede leer en la entrada al respecto de la Wikipedia en español, aunque ahí sí aclara que se trata de una explicación meramente divulgativa. En la entrada de la Wikipedia en inglés no se comete el mismo fallo, afortunadamente.

El Principio de Incertidumbre 

Según la Wikipedia, el principio de incertidumbre afirma que

"Si se preparan varias copias idénticas de un sistema en un estado determinado, como puede ser un átomo, las medidas de la posición y de la cantidad de movimiento variarán de acuerdo con una cierta distribución de probabilidad característica del estado cuántico del sistema. Las medidas del objeto observable sufrirán desviación estándar $\Delta x$ de la posición y el momento $\Delta p$. Verifican entonces el principio de indeterminación que se expresa matemáticamente como: $\Delta x \cdot \Delta p \ge \frac{\hbar}{2}$   donde la $h$ es la constante de Planck (para simplificar, $\frac{h}{2\pi}$  suele escribirse como $\hbar$)".

Hay una versión más general que esa, pero para el propósito del post no tenemos que salir de aquí. Si os fijáis, el Principio dice que no podemos medir algo más allá de una cierta precisión, pero no dice el porqué. De hecho, no hay un porqué, el Principio de Incertidumbre es uno de los postulados de la física cuántica (el postulado III), y no tiene una demostración. Es verdad porque no se ha violado nunca, y si algún día se viola dejaremos de considerarlo cierto.

Básicamente el principio de incertidumbre dice que hay pares de magnitudes que no podemos medir con una precisión arbitraria, como la posición y el momento. Si aumentamos nuestro conocimiento de una de las variables, disminuimos nuestro conocimiento de la segunda. No hay otra opción. No es una cuestión tecnológica, no dice que no podemos medirla hoy pero quizás sí podamos cuando tengamos mejores aparatos. No se puede porque es una limitación fundamental.

martes, 15 de marzo de 2016

El ridículo congreso de "cosmología cuántica" del Centro de Cultura Contemporánea de Barcelona

Me ha llegado información de un supuesto congreso que tendrá lugar en Barcelona.



El programa, como es de esperar, parece una enciclopedia del disparate. Incluye cuestiones de medicina cuántica, chorradas innovadoras como "alimentación cuántica" y cuestiones totalmente ajenas a la física cuántica como la meditación.

Como físico cuántico siempre me he posicionado en contra del uso fraudulento de mi disciplina para justificar cuestiones esotéricas. Como ejemplo podéis ver, el decálogo en contra del esoterismo cuántico, el post sobre la supuesta base de la bioneuroemoción en la física cuántica y el del timo de la medicina cuántica.

El uso de la física cuántica para justificar el esoterismo, la pseudociencia y las sectas me parece en sí un fraude. Más grave aún me parece que esta justificación se realice en espacios públicos. El "congreso" (lo siento, no puedo escribirlo sin comillas) tendrá lugar en el Centro de Cultura Contemporánea de Barcelona, que según la Wikipedia "está constituido como un consorcio formado por el Ayuntamiento de Barcelona y la Diputación de Barcelona".

Desde aquí quiero transmitirle al Ayuntamiento de Barcelona y la Diputación de Barcelona mi descontento como científico, profesor y ciudadano porque cedan un espacio público a este tipo de eventos.

sábado, 5 de marzo de 2016

Micro clase: La ecuación de los gases perfectos

Hace dos años realicé un curso de profesorado, y parte de la evaluación fue dar una microclase de diez minutos. El tema era a elegir, y yo decidí darla sobre la ecuación de los gases perfectos.

Os la dejo aquí para que vosotros también me pongáis nota (está en inglés) :D





lunes, 15 de febrero de 2016

¿Es el tiempo un fenómeno emergente del entrelazamiento?

Es muy común ver artículos en revistas de divulgación, blogs o medios de comunicación en general con resultados demasiado optimistas, que elevan hipótesis a hechos, que demuestran cosas impresionantes y similar. Es algo muy típico en resultados sobre dimensiones extras o multiversos (que son hipótesis), cuestiones sobre cosmología, el principio holográfico y demás. Recientemente, la óptica e información cuántica se ha subido un poco a ese carro, véase el post sobre entanglement swapping hacia el pasado, o el de entrelazamiento y causalidad. En mi opinión se están popularizando demasiado titulares del tipo: "Científicos prueban que vivimos en un holograma", o "Se transmiten un mensaje al pasado". 

Entiendo que los periodistas buscan titulares impresionantes, y algo del tipo "Científicos calculan el espectro del Helio con 17 cifras decimales", o "Científicos prueban que un caminante aleatorio cuántico es más rápido que uno clásico" impresionan bien poco y son demasiado técnicos. También entiendo que los científicos, como todos, tenemos nuestro ego, y a muchos les gusta salir en las noticias. Por otro lado hay que ser precavidos. No puede ser que haya información sensacionalista, o que directamente se comuniquen cosas que no son ciertas. Hay que especificar muy bien lo que es una hipótesis, y qué se ha demostrado exactamente en cada experimento. Si no vamos por un camino peligroso, que nos lleva a la pérdida de credibilidad. 

Por eso, hoy os quiero hablar de un reciente artículo: "Experimento cuántico muestra como el tiempo 'emerge' del entrelazamiento".

El Tiempo

Empecemos por el principio. El concepto del tiempo es algo difuso y complicado. El mayor genio que la humanidad ha tenido el placer de conocer, Isaac Newton, lo definía como un concepto absoluto, relacionado con  el movimiento de los cuerpos. Así lo escribió en su obra maestra Philosophiæ naturalis principia mathematica


Absolute, true and mathematical time, of itself, and from its own nature flows equably without regard to anything external, and by another name is called duration: relative, apparent and common time, is some sensible and external (whether accurate or unequable) measure of duration by the means of motion, which is commonly used instead of true time ...

Eso cambió con la relatividad de Einstein, según la cual el tiempo y el espacio están relacionados, siguiendo las transformaciones de Lorentz. Eso cambió la perspectiva, transformando al tiempo en otra dimensión, similar a las espaciales.


Transformaciones de Lorentz en una dimensión

martes, 9 de febrero de 2016

Viendo el entrelazamiento cuántico

El entrelazamiento cuántico es un fenómeno muy interesante. Por aquí ya hemos hablado de él desde múltiples puntos de vistas, como lo maltratado que estuvo en Cuarto Milenio, su relación con la causalidad o su rol en la orientación de los pájaros. Más recientemente estuvimos discutiendo cómo se pueden hacer experimentos sobre entrelazamiento y el reciente experimento que se ha propuesto sin loopholes (si queréis más información podéis ver la serie que estoy escribiendo en inglés en Mapping Ignorance). Sin embargo, sobre este tema no puede uno parar de escribir, porque siempre salen cosas nuevas e interesantes. 

La última que me ha llamado la atención es una propuesta para medir el entrelazamiento usando un aparato de medida bastante usual, el ojo humano. El artículo (todavía preliminar) se titula "What that it takes to see entanglement?" y es una colaboración de físicos de Suiza y Austria. La idea es sencilla, realizar un experimento de Bell cambiando los detectores de fotones por el ojo humano, y probar la violación de la desigualdad. Por supuesto, este experimento mental es una pura curiosidad, y no pretende dar información nueva. 

Lo primero que hacen en el artículo es repasar el estado del arte sobre la eficiencia del ojo humano. Aunque el ojo puede detectar fotones individuales, está claro que su eficiencia al hacerlo es muy baja. Para tener una eficiencia mayor del 50% en un estado de luz coherente (como el de un láser) necesitamos que ese estado tenga al menos 100 fotones. Según estos datos, el ojo se puede modelar bastante bien por un detector que tenga un umbral de 7 fotones precedido por un cristal con un 8% de transmisividad. Eso se ve en la siguiente gráfica, donde los círculos son resultados de experimentos y la línea roja es el modelo del detector.




lunes, 1 de febrero de 2016

Escalas logarítimicas: 100 coches a 70 decibelios no son 7000 decibelios

Me envían una noticia de Enero del Diario de Sevilla: El uso de coches eléctricos por la Policía ahorraría hasta diez millones. Se trata de un estudio realizado en la Universidad de Sevilla sobre los efectos de cambiar los coches de policía diésel por otros eléctricos. El estudio se realizó en la  Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación de la Universidad de Sevilla. 

La noticia no enlaza al estudio, cosa incomprensible en la época digital, por lo que no puedo ver los cálculos, pero sí que puedo ver que tiene al menos un error garrafal. Según la nota de prensa: "Este trabajo también especifica que, en cuanto a la contaminación acústica, gracias a esta medida se dejarían de emitir en las calles de Sevilla alrededor de 7000 decibelios, que es el ruido medio que producen los vehículos de este cuerpo de seguridad por toda la ciudad." 

Según los datos de la noticia el número de coches de policía en Sevilla son de 105, si miramos un poco por internet encontramos que un coche emite aproximadamente unos 70 dB. Así que parece que el estudio ha asumido que los coches eléctricos no emiten ningún ruido y simplemente ha multiplicado 70 por el número de coches obteniendo así el resultado. Eso supone que todos los coches están funcionando al mismo tiempo, que los eléctricos son totalmente insonoros y que el ruido es algo que simplemente se puede sumar (cosa que no es cierta porque cada coche funciona en un lugar diferente). Sin embargo, eso no es lo más grave, hay un error mucho más fundamental y que tira por tierra el resultado. 

¿Cuál es ese error? Pues una primera idea la podemos obtener mirando esta tabla de la Wikipedia